CCD與CMOS的區(qū)別和攝像機(jī)知識(shí)

1、CCD與CMOS的區(qū)別2008-07-01 10:17CCD F:CCD（Charge Coupled Device）電荷藕合器件圖像傳感器,它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成。CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層是“微型鏡頭”，第二層是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。他們分別由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本廠商。 A:CCD能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存

2、，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫質(zhì)銳利，色彩真實(shí)。 B: 數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積，“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。第二層“分色濾色片”，一般是RGB原色分色法，幾乎所有人類眼睛可以識(shí)別的顏色，都可以通過紅、綠和藍(lán)來組成，這說明RGB分色法是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。第三層“感光片”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，并將信號(hào)傳送到影像處理芯片，將影像還原

3、。 3CCD 單攝像機(jī)是指攝像機(jī)里只有一片并用其進(jìn)行亮度信號(hào)以及彩色信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，其中色度信號(hào)是用上的一些特定的彩色遮罩裝置并結(jié)合后面的電路完成的。由于一片同時(shí)完成亮度信號(hào)和色度信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因此難免兩全，使得拍攝出來的圖像在彩色還原上達(dá)不到專業(yè)水平很的要求。為了解決這個(gè)問題，便出現(xiàn)了攝像機(jī)。，顧名思義，就是一臺(tái)攝像機(jī)使用了片。我們知道，光線如果通過一種特殊的棱鏡后，會(huì)被分為紅，綠，藍(lán)三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號(hào)在內(nèi)的所有電視信號(hào)。如果分別用一片接受每一種顏色并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)過電路處理后產(chǎn)生圖像信號(hào)，這樣，就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)。和單相比

4、，由于分別用個(gè)轉(zhuǎn)換紅，綠，藍(lán)信號(hào)，拍攝出來的圖像從彩色還原上要比單來的自然，亮度以及清晰度也比單好。但由于使用了三片，攝像機(jī)的價(jià)格要比單貴很多，所以只有專業(yè)用的攝像機(jī)才會(huì)使用。 CMOS F:CMOS（Comple-mentary Metal-Oxicle-Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路影像傳感器），CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶電） 和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。 A: CMOS芯片幾乎可以將數(shù)碼相機(jī)所需的全部捕獲功能集成到

5、一塊芯片上，它甚至可以將模數(shù)轉(zhuǎn)換控制芯片集成在一起，因此極大的提高了捕獲速度，此外，CMOS還更加省電，其功耗僅相當(dāng)于CCD功耗的1/8。與CCD相比，CMOS最明顯的優(yōu)勢(shì)是集成度高、功耗小、生產(chǎn)成本低、容易與其他芯片整合。 B: 3CMOS 3CMOS的數(shù)碼攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于把光源分解為“紅、綠、藍(lán)”三原色，然后再將三原色光分別經(jīng)過三塊獨(dú)立的CMOS影像感應(yīng)器進(jìn)行處理，無形中增強(qiáng)了每片CMOS的工作能力，使得顏色的準(zhǔn)確程度及影像質(zhì)量都要強(qiáng)于單片CMOS。由此可以看出，從成像來看，3CMOS比單CMOS有著更好的效果。相機(jī)ccd和cmos的區(qū)別以及面積大小的分別傳統(tǒng)相機(jī)使用“膠片”作為其記錄信息

6、的載體，而數(shù)碼相機(jī)是依靠感光元件來記錄圖像信息的。感光器是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)?？v觀數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展，從最早的幾十萬像素到現(xiàn)在的上千萬像素，可以說就是感光元件的發(fā)展道路。目前數(shù)碼相機(jī)的感光元件一共有兩種：一種是廣泛用于消費(fèi)類相機(jī)的CCD（電荷耦合器件），另一種是CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）。CCD Charge Coupled Device，中文為電荷藕合器件圖像傳感器，簡(jiǎn)稱CCD。CCD由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存

7、儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。目前有能力制作CCD的多為日本廠商，以索尼為首，接下來是富士、柯達(dá)等。各廠商之間也存在著設(shè)計(jì)和制造上的差異，當(dāng)然主要還是和CCD產(chǎn)品定位有關(guān)系。我們也不能一概而論說某個(gè)廠商的CCD產(chǎn)品不如別人的，但從各自的定位來看，我們還是能夠分析出一些各家CCD的特點(diǎn)：索尼：大而全的圖像傳感器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)商，早年遭遇大范圍的“CCD門”事件，但畢竟家大業(yè)大，所幸沒有造成巨大的損傷。目前包括尼康、賓得等很多相機(jī)品牌都是采用

8、的索尼CCD。富士：另辟蹊徑的采用蜂窩狀排列的CCD設(shè)計(jì)，也就是我們所說的SuperCCD。它的定位在中高端市場(chǎng)，不過僅僅在富士旗下的一些中高端相機(jī)上有采用。所以并不向索尼那么大而全。松下、三星和柯達(dá)也都是一直堅(jiān)持圖像傳感器的研發(fā)制造，產(chǎn)品也都是各有特色，特別是柯達(dá)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳蔬€原聞名。只可惜現(xiàn)在的柯達(dá)已經(jīng)大不如從前，相機(jī)研發(fā)上也不在想過去那么積極。CMOSComplementary Metal-Oxide Semiconductor，中文為互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱CMOS。在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的

9、半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶電） 和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。目前，在個(gè)大單反廠家的不斷努力下，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動(dòng)態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對(duì)快門、光圈、自動(dòng)增益控制及伽瑪校正的需要，使之接近、甚至超越了CCD的成像質(zhì)量。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對(duì)于CCD的停滯不前相比，CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。市面上大部分專業(yè)單反相機(jī)的感光元件都已經(jīng)從CCD發(fā)展到了CMOS，相信在不久的將來CMOS完全可以成為主流的感光器。目前采用CMOS傳感器的主要為幾大廠商的高端單反產(chǎn)品，以佳能全系列單反為首，接下來是尼康高端、賓得高端、索尼高端等?，F(xiàn)在市面上的消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四種。感光元件尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。理論上講，1/1.8英寸的300萬像素相機(jī)效果通常好于1/2.7英寸的400萬像素相機(jī)(后者的感光面積只有前者的55%)。在不改變感光元件尺寸的前提下，一味的增加像素，會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。如果在增加感光元件像素的同時(shí)想要得到較好的圖像質(zhì)量，那就必